FOCUS

Autour des technologies des membranes - Philippe Moulin

8 juillet 2014

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PHILIPPE MOULIN

PRÉSIDENT DU CLUB FRANÇAIS DES MEMBRANES
philippe.moulin@univ-amu.fr
06 67 14 14 18

Kamitis : Vous présidez le Club Français des Membranes. Ce club est un lieu d’échange entre les acteurs académiques et industriels, et joue un rôle majeur dans la promotion des procédés membranaires. Quelles sont les réalisations de ce réseau ?

Philippe Moulin : Créé en 1996 , le Club Français des Membranes (CFM) est, depuis octobre 2011, une association à but non lucratif régie par la loi de 1901. Il regroupe les compétences nationales dans le domaine des procédés membranaires. C’est un lieu privilégié d’échanges entre chercheurs, industriels et acteurs des centres techniques. Les membres du club apportent une complémentarité d’approches et de compétences au service de la promotion de ces technologies : fabrication, développement, génie des procédés, ingénierie, utilisation...
L’objectif du CFM est de favoriser :

  • l’utilisation des membranes et des procédés membranaires, de les promouvoir et les rendre accessibles à tous ;
  • l’échange entre les différents acteurs académiques et industriels de la communauté française et francophone des membranes et procédés membranaires,
  • les actions de formation et de communication concernant la recherche et les développements dans ces domaines,
  • les actions visant à impliquer les membranes dans le secteur industriel.

Le club regroupe aujourd’hui un peu moins de 200 adhérents dans le domaine académique et industriel (les laboratoires et les industriels qui travaillent dans le domaine des membranes, fabricants de membranes, utilisateurs, …).

Le CFM est organisé en groupes de travail (GTs) . Ce sont des lieux d’échange et de réflexion sur les problématiques des membranes, les procédés membranaires, leurs atouts et leurs limites dans les intégrations industrielles. Ces groupes ont un rôle d’information mais également de formation. Des actions ciblées peuvent être déployées en support (rédactions de documentations spécialisés, cahiers de vulgarisation, ouvrages de synthèses, animations de journées thématiques ou colloques).

Chaque groupe de travail organise à minima une journée thématique par an, où des intervenants viennent présenter des retours d’expérience. Ces rencontres sont suivies de discussions sur les innovations et les nouveaux concepts relatifs aux membranes. Les prochaines journées déjà programmées porteront sur, pour la première, la modélisation moléculaire et filtration membranaire (un domaine mal connu encore aujourd’hui). La deuxième journée est consacrée à la caractérisation des membranes, avec notamment des intervenants qui développent des techniques de caractérisation ou qui sont confrontés à des problématiques de caractérisation de membranes ou de colmatage.

Le CFM est un lieu d’échange et de partage très dynamique. On y trouve par exemple des offres d’emploi, des retours d’expérience concernant les congrès et les salons, les laboratoires partenaires y présentent les résumés des thèses soutenues afin de donner un aperçu aux industriels des dernières recherches effectuées et de créer.

Kamitis : Quels constats faites vous concernant le marché des membranes en France, en Europe et dans le monde ?

P. Moulin : Les technologies des membranes sont aujourd’hui matures. Elles existent depuis longtemps, et nous avons des retours d’expérience depuis plusieurs décennies sur des procédés comme, par exemple, la dialyse pour l’insuffisance rénale ou la production d’eau potable à partir d’eau de mer ou d’eau douce.

Le secteur des procédés membranaires connait un taux de progression de 12% par an. Concernant les domaines relatifs au traitement de l’eau, ce taux atteint plus de 20% par an. Dans le contexte de crise que nous vivons aujourd’hui au niveau mondial, on peut dire que le marché se porte très bien.

Notre pays bénéficie d’un potentiel de recherche très important et compte des utilisateurs stratégiques dans différents secteurs notamment en environnement (Veolia et Suez) et en agroalimentaire, où les membranes sont incontournables (Filtration du lait). Au niveau européen, des efforts restent à faire afin de développer et coordonner les connexions entre les actions européennes et les pôles de compétitivité français.

Les recherches menées par Philippe Moulin au sein de l’Equipe Procédés Membranaires (EPM) du laboratoire de Mécanique, Modélisation & Procédés Propres ont pour objectif d’optimiser les procédés membranaires par une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Les travaux concernent principalement le traitement des effluents et leur réutilisation, la production d’eau potable ou d’eaux purifiées et la purification et la production de molécules à hautes valeurs ajoutées. Le développement de nouveaux tests d’intégrité, d’unités industrielles (i) de traitement d’hydrocarbure (ii) de recyclage d’effluents en électronique, (iii) de fabrication de médicaments à domicile (iv) de production d’eau potable pour les marins pompiers ou (v) de dessalement d’eau de mer par énergie solaire sans batterie sont autant d’exemples qui illustrent la pertinence et l’originalité de ces travaux.

Les activités de recherche sont divisées en cinq axes :

  • Bioréacteur à membranes : ce procédé, qui a connu une forte croissance en France et en Europe ces dernières années, présente l’avantage d’atteindre une haute qualité de traitement des eaux usées. Il est particulièrement adapté pour répondre à des exigences de qualité élevées, demandées comme pour les effluents industriels ou émanant des hôpitaux.
  • Caractérisation de membranes et Eau potable : cet axe de recherche s’inscrit dans une volonté de développement des procédés membranaires qui est limité par deux phénomènes directement liés au dimensionnement et à l’exploitation des procédés (le colmatage et le vieillissement des membranes). L’objectif est de mettre en place une démarche de caractérisations optique, microscopique et dynamique à différentes échelles afin d’expliquer les dérives des procédés (chute de flux, perte de sélectivité...). En parallèle de nouveaux procédés de production d’eau potable ou d’eaux ultrapures sont développés.
  • Industrialisation de procédés et CFD (Computational Fluid Dynamics) : Il s’agit ici de limiter le prototypage par l’utilisation de l’outil numérique qui permet de mieux appréhender les aspects fluidiques tout en prenant en considération les échelles nanométriques des pores, millimétriques des membranes et métriques des modules. Les champs de pressions et de vitesses dans des modules membranaires industriels de production d’eau potable ainsi déterminés ont permis de montrer l’hétérogénéité des rétrolavages sur ces modules.
  • Propriétés de transport et métrologie : L’objectif est de relier les propriétés de transport en écoulement aux propriétés géométriques des structures des membranes (taille de pore, porosité, tortuosité…). Les très petites échelles auxquelles nous sommes confrontés (micro à nano) limite les disponibilités de données expérimentales à l’échelle locale et nécessitent par conséquent de développer de nouvelles méthodes de mesures. Un intérêt particulier est apporté à l’appropriation de nouvelles techniques métrologiques de pointe au domaine des membranes.
  • Intégration de procédés membranaires : cet axe est consacré à l’intégration de chaînes de procédé membranaire dans des chaînes de production ou des chaînes de traitements. Dans le cas du traitement des effluents, ces recherches portent sur l’étude des propriétés de transport dans les milieux poreux, en termes d’écoulement poreux ou de transfert de masse, etc. Les procédés membranaires se placent clairement dans une stratégie de valorisation de matière, de concentration d’effluents et de recyclage des effluents afin de retarder le moment où la valorisation énergétique des effluents sera la seule issue. La diffusion de procédés membranaires industriels à visée curative passe par des progrès sur trois points essentiels : (i) Envisager des couplages de procédés, (ii) Optimiser la consommation énergétique, (iii) Améliorer la durée de vie des membranes afin de limiter les déchets et coûts induits.

Les problématiques scientifiques évoquées sont complexes et multiples. Dans ce cadre, les activités de recherche sont pour la majorité en partenariat avec des industriels (contrat de collaboration de recherche). A partir d’une idée développée au laboratoire (test d’intégrité – eau potable) ou d’une problématique industrielle (élimination de COV dans des effluents industriels gazeux ou liquides), il s’agit de développer de nouveaux procédés et de mettre au point de nouvelles membranes.